大型储罐保冷量的计算

运行 。
３ Ｗ／（ｍ·Ｋ），则单 台设 备总 耗冷 量为 ：
笔 者运用 流程 模 拟 方 法 确 定 保 冷 量 ，经 过 实
Ｑ＝ＫＡ（ 一Ｔ ）：７１６１（Ｗ）
践证 明 ，设计值 与现场 实 际情况 吻合 良好 。
式 中 ：ｐ—— 设备散 热总 量 ，ｗ；
— — 换热 面积 ，ｍ２；
３２Ｏｏｏ ｌ１
４２６，３ ）Ｉ 挺 Ｑ懵
越赠
步骤三 ：将 回流量 返 回步骤 一 中计∞算加散∞热如量∞， 如 加 ｍ ０
并带 人管径 计算 公式 中核算 管 径 。通 常 一次 试 差
２５
３２
４５
回流 量 ，ｒＩＴ·ｈ
图 ３ Ｔ—ｑ 与 Ｉｔ／一ｑ，的关 系
即可 。表一 中 为 回流从 换 热器 出来 时温 度 为 １１ ｏＣ ３ 结 语
表 ２ 泵 的模 拟 结 果
散热 量能撤 出 的前 提 下 ，经 过换 热 器 的 流量 不 能 小 于 泵 的最 小 流 量 。 在 本 实 例 中 ，取 较 小 温 度 １０℃时计算 得 到换 热 器 热 负 荷 ６９．１３ｋＷ。该 值 与 参 考实 验厂 数据基 本 吻合 。考虑 到 工程 实 际 中还 有其他 影响保 冷效 果 的 因素 ，例 如施 工 质 量 ，保 冷 材 料老化 ，防潮隔 汽层 不好 等 不 可 知 因素 ，为确 保 装 置 的运行 可 以增 加 ２０％的设 计余 量 ，取 ８４ｋＷ。
算 。管 径 的选 择要根 据流量 试差 ； （６）泵 出 口直 接 回到 罐 的旁 路 ，按 圆 柱 面 计
算 。管径初 生 的热 功 ：
Ｑ泵＝ （１一ｒ／）／ｒ／ 式 中 ： —— 质量 流量 ，ｋｇ／ｈ；
ｇ ．８１ｍ／￣； — — 泵扬 程 ，ｍ；
根据 此表 绘 出循 环 量和温 度 Ｑ 一Ｔ及循 环 量 和 系统热 负荷 Ｑ 一Ｗ 的关 系图 ，见 图 ３。
如 图 ３所 示 ，换 热 器 出 口热 侧 流 体 温 度 和 系 统热 负荷 随循 环量 加 大 而增 加 ，然 而 在 保 证 储 罐
参 考文 献
［１］ ＳＨ３０１０－－－２０００石油化工设备和管道隔热技术规范 ［ｓ］ ［２１ ＧＢ／Ｔ１５５８６－ １９９５设备及管道保冷设计导则Ｅｓ］ ［３１ ＧＢ／Ｔ１１７９０￣ １９９６设备及管道保冷技术通则Ｅｓ］ ［４］ 姚玉英主编 ．化工原理 『Ｍ］．天津 ：天津大学出版社
（上接 第 １４页） ｔ与 相关 ，即与 ａ／ｂ有关 。 ａ／ｂ愈大 ，即侧 板 ０ 愈长 ，Ｊ８愈 大 则 板 愈 厚 。 当 ａ／ｂ≥３．５后 ，此 时 板 长度方 向已不 起 抗 弯 作 用 ，故 只 考虑 板 高 度 方 向 （ｂ）的抗 弯作 用 ，此 时 即成 为 梁 的形式 。为 此 ，梁 厚 度计算式 中 的 ＝０．３８４６ ０．３８。板 由 于两 个 方 向均 能起弯 抗弯作 用 ，即 为两 向 弯 曲应 力状 态 ， 材 料在 两个 方 向发 挥 强 度 作 用 ，故 相 同条 件 下 可 取 较小 的厚度 。梁 由 于只 有一 个 方 向 能起 抗 弯作 用 ，为单 向弯 曲应力 状 态 ，材 料 只 在一 个 方 向 发挥 强 度作用 。故 相 同条 件 下 ，需 要 较大 的设 计 厚 度 。 为此 ，按 梁设 计 的厚 度 一般大 于按板 的设 计厚 度 。

不 同的工况 和要求 ，有不 同 的值 ，而 各工程 在 Ｋ值 顶 、罐 壁 、罐 底 ３部 分计 算传 热 面积 和 传 热 系 数 。
的确定 上往往 举证乏 力 ，得到的计算结 果跟真 实情 要 通过 Ｐ 常数 和 Ｇ 常数 的 计算 得 到各 传 热 系数
（３）
注 ：表 １中 已知参 数 ，回流量 ３２０００ｋｇ／ｈ，进 料 量 ：Ｏｋｓ／ｈ，密度 ：
８４５ｋｇ／ｍ３ ，
罐
直
径
１５．８ｍ；罐 高
１１．４ｍ。
步骤 二 ：将表 １中初 算 得 到 的总 换 热 量 和 相
关 条件输 入 ｐｒｏＨ模拟 流程 。

图 ２ 储槽 系统换 热计算典 型功能组态 图
这个 计算 结 果 不 能 令 人 满 意 ，因 为 这 与 可 参 考 的实验 厂 数 据 有 较 大 差 距 。究 其 原 因 ，输 送 流 体 的管道 表面 的冷损 失 和其 他 不可 控 因 素导 致 的 冷损 失很 大 ，而且 泵产 生 的 热量 也 没有 计 算 在 内 ， 必须 考虑所 有管 道 的散热 量和泵 产生 的热量 。 ２．２ 充分 考虑 换热 面积 的前提 下计 算冷损
况 的差 别往 往 很 大。对 于规 模 不 大 的装 置 可 以简 的值 ，其 中要 注意 保 热 和 保 冷 过 程 有 不 同 的普 兰
单处 理 ，但 对 于规 模 大 的装 置 ，大 的偏 差要 么导 致 德 常数计 算指 数 。最后 根 据 ３个 部 分 的传 热量 求
冷量 的浪费 ，要 么导 致 冷量 不 足 ，影 响 整 个装 置 的 出罐表 面吸 收的热 量 。 由此 得 到 传 热系 数 Ｋ＝０．
１一混合器 ；２一储罐 Ｆｌ；３一泵 ；４一储 泵 Ｆ２；５一分离器 ；６一储罐 Ｆ３；７一换热器
说 明 ：图 ２中 ，换热 器冷冻 水侧 人 口温 度 ５￣Ｃ，
注意 图中两股 ｌｌ℃的循 环量 实 际 上是 同一 流
出 口温度 ９℃ ，工艺 物 流侧 人 口温 度 １５￣Ｃ，出 口温 体 ，两者 的 流量 、温度等要 相 同 。

时对应 的最后 计算 结果 。
综合 以上 分析 ，利 用 ｐｒｏ１１模 拟 得 到 的热 负 荷
步 骤 四 ：换 热 器 出 口列 出几 个 出 口温 度 ，算 出 接 近工程 实 际 ，这 种 方 法 可 作 为 工 程 人 员 设 计 时
对 应 的流量 和冷负 荷 ，见表 ４。
１ 工艺流 程
７１—— 环境最高气温 ，取 当地极端高气温 ３９℃；
某化 工 产 品储 存 于 ２０００ ｍ３的 大 型拱 顶 罐 中
— — 容器 表面温 度 ，取 １５℃ 。
（见 图 １）。储罐 ＴＫ直径 １５．７８ｍ，高 １１．３７ｍ。平 时 依靠 泵 Ｐ打循 环 ，经换 热 器 ＥＸ撤 热 后 回 到 ＴＫ 以 维持 １５￣Ｃ低 温 （工 况一 ），需要 时 ，从 泵 出 口引 出管 线 Ｌ３将产 品送 到 界外 装 车 （工 况 二 ）。需 要 确 定 泵的 流量及换 热器 的冷 负 荷 ，设 计这 个 系 统 ，既要 符合冷 冻负 荷 的要求 ，使 系统 维持 １５￣Ｃ的低 温 ，又 要 符合 经济性 原则 … 。
Ｑ＝Ｑ罐＋Ｑ管＋Ｑ泵
（１）
呀— — 泵效率 。
其 中 ：Ｑ罐 和 Ｑ管是 日照 温升 。
Ｑ罐＋Ｑ管＝ＱｏＡ
（２）
式中：Ｑ。——单位面积上的热损失量 ；
— — 系统 换热 总面积 ，ｍ２。
单位面积上 的热损失量 Ｑ。根据容器或管道
保温层 材质 、厚度 、安装 地点 的气 候 条 件 和介 质 维
关键词 ：储罐 ；保冷计算方法 ；冷负荷
目前 ，石 油化 工装 置 Ｅｔ趋 大 型 化 ，使 其 与 之配 ２ 计算 方 法的选 取
套 设备 的设计 标准 也需 要 做 相应 变 更 。某 大 型低 ２．１ 根 据国家标 准 的计算 步骤
温储 罐 的保 冷量 的合理 设 计 就是 一 个 例子 。 通 常
线流量 为 ０，泵 的 流量 和 扬 程均 未 知 ，但 是 可 以给 出循环量及管径初值 ，估算出总散热量初值。计
算 值 ｅｘｃｅｌ表格见 表 １。
表 １ 系统散热量计算
项 目
／
ｍ －２
积
２ ｍ
糙
ｋＷ
／ 募
为 ０．１Ｏ１６ｍ； （５）从泵经 换热 器 回到 罐 的管 线 ，按 圆柱 面计
度初 定 为 ｌｌ￣Ｃ。
虚 拟罐 Ｆ１：输 入罐 体散热 量 Ｑ罐；
虚拟 罐 Ｆ２：输 入泵做 的功 Ｑ泵； 虚拟 罐 ：输入 系统 管道散 热 量 ，Ｆ３出 口温度 模拟换 热器 人 口的真 实 温 度 ，这 是 整 个 系 统 温 度 的最 高点 。要控 制这 个值 在 １５℃ 以下 。 根据 系统 中最 高 温度 ——换 热 器 人 口温度 调 节循 环量 。模拟 结果 见表 ２、表 ３。
表 ４ 循 环 量 、温 度 与 系 统 总冷 负 荷 的 关 系
的参考 。在 能耗 的设 计 要 求 越来 越 高 的 今 天 ，我 们 需要不 断 探 索 合 理 有 效 的计 算 方法 ，以适 应 大
型化 工程 的需 要 ，切 实 提高 设 计工 作 的质 量 ，保 证
相关 设计 的准 确性 、经济 性 、合 理性 为 己任 。
５ 结语
综上 所述 ，矩 形常 压 液体 贮 槽 的强 度 、刚 度 的 优化设 计 ，就 是 要 针 对 设 想 中 的结 构 、材 质 等 条 件 ，选 择 适 合 的计 算 模 型 ，在 给 定 的挠 度 范 围 内 （对 于常 压容 器 通 常取 不 大 于变 形 长度 的 ２％ ，且 不超 过 ３０ｍｍ）设 计 确定 最佳 板 厚 、圈筋数 ，使 材 料 用量最 小 。 为 了 降低 液槽 的 制 造 费 用 ，节 约 设 备
大型 储 罐 保 冷量 的计 算
邵 璐
（中 国石 化 工程 建设 公 司 ，北 京 １００１０１）
摘要 ：工程设计 中经常需要给 出设备或管道表面 的冷损 失量 ，这个值 的确 定在 大型设备 中对 能耗 的 影响又尤为重要 。笔者 对实际工程 中低 温储罐 的保冷 量计算 问题 进行 了探 索和反复验证 ，全 面考虑散 热 面积和循环量的影响后 总结 出一套合 理且实用的计算方法 ，并最终得到一个恰 ＇３－的冷量值。